D. radiodurans creciendo en un medio de cultivo de agar. El color rojo se debe a un pigmento de carotenos. Enlace a 816x711-pixel, 351KB JPG. Crédito: M. Daly, Uniformed Services University de Ciencias de la Salud.

Al igual que un musculoso héroe de películas, soporta los ataques de los ácidos, altas y bajas temperaturas y hasta varias dosis de radiación. Entonces, en una verdadera secuela de ficción, reparte medicamentos que salvarán vidas y remodela al planeta para nuevos colonos.

Y al más puro estilo de Hollywood la estrella de este épico episodio, tuvo unos comienzos humildes, viviendo en plastas de vaca y excrementos de elefante, llamando la atención de los científicos cuando se negó a morir en las pruebas de esterilización.

Se requiere de un microscopio para poder ver a este pequeño futuro héroe en miniatura designado como Deinococcus radiodurans y conocido por sus admiradores como Conan la Bacteria.


Deinococcus radiodurans es resistente a la mayoría de las restricciones para la súper vivencia sobre Marte – radiación, frío, vacío, inactividad, daño por oxidación y otros factores”, dijo el Dr. Robert Richmond, un biólogo investigador del Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la NASA. Junto con otros científicos está investigando la posibilidad de utilizar extremófilos para ayudar a la exploración humana a lugares inhóspitos.

Orígenes Humildes
Richmond y sus colegas ven al D. radiodurans realizando el papel de posibles microbios marcianos como simulación para ayudar a investigar la vida en Marte. El siguiente paso, sería producir medicinas alteradas genéticamente para los astronautas a corto plazo, en lugar de llevar toda una farmacia a bordo durante el viaje y reestructurar a Marte para la habitabilidad humana a largo plazo.

"¿Hay alguien en casa?” El rover marciano Sojourner Mars Rover se acerca a Yogi, una roca cercana al módulo de descenso Mars Pathfinder en preparación para realizar un ensayo químico de la roca. Las sondas futuras podrán diseñarse para que puedan darle vuelta a la roca con la esperanza de encontrar trazas de formas de vida microbiana. Crédito NASA y Jet Propulsion Laboratory.

Con R. Sridhar de la Universidad del Centro Médico de Howard en Washington, D.C. y el Dr. Michael J. Daly de la Universidad de Uniformed Services de los servicios de Salud en Bethesda, Md., Richmond presentó una ponencia en la Conferencia en Denver de 1999 del SPIE sobre “Patrón de súper-vivencia físico-química para el microbio D. radiodurans: Un modelo Poli-extremófilo para Vida en Marte”.

Daly y sus colegas de equipo, anunciaron recientemente en un artículo de la revista Science, que habían terminado la secuencia completa para el genoma de D. radiodurans. Esto abre las puertas para la posibilidad de integrar genes seleccionados externamente para desarrollar productos útiles a los exploradores de Marte y de otros lugares.

“Los comienzos del radiodurans se cree que se remonten a la Tierra primigenia”, dijo Richmond e indicó una época paralela en que el medio ambiente pudo ser similar al que existió en Marte por algunos cientos de millones de años. Suponiendo que el reparto de escombros generado por los impactos de meteoritos entre los planetas hace millones de años pudo compartirse, entonces los orígenes de D. radiodurans podrían inclusive ser accidentalmente comunes entre la Tierra y Marte. “Por naturaleza, está dotado para sobrevivir muy bien al daño por radiación”, D. radiodurans puede soportar sin pérdida de viabilidad unas dosis que son 3000 veces mayores que las que matarían a un ser humano. “En el hecho de poder manejar genéticamente estas cosas reside la utilidad de este microbio”.

Es algo fascinante para un organismo primitivo.

Pero D. radiodurans tiene una peculiaridad que es considerada sumamente importante en el espacio aéreo: redundancia. Su código genético se repite a sí mismo muchas veces de forma que el daño en un área puede ser fácilmente reconocido y reparado rápidamente. Unido a su rango de otras características de súper-vivencia, D. radiodurans ha sido designado como poli-extremófilo por Richmond, Sridhar, y Daly.

Los extremófilos han sido conocidos por los científicos por décadas pero generalmente considerados como una rareza de laboratorio. El descubrimiento de lo que parece ser nanobacterias (o nanobios, más pequeños que los microbios) en un meteorito de Marte (Alan Hills 84001, ó ALH84001) catapultó a los extremófilos a la luz como un posible modelo de formas de vida en Marte.

El debate sobre si las formas en ALH84001 eran nanobios (o simples imitaciones sin vida) condujo a descubrimientos recientes de probables nanobios que pudieran vivir en sitios tan extraños como son las piedras del riñón humano y en piedras calizas 4 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra.

¿Un enlace común?
'Tenemos una nueva puerta que se abre a las posibilidades de formas de vida”, dijo Richmond, “no solo nuevas especies pero nuevas formas de vida que se podrían conectar con los orígenes de la vida en la Tierra y que podría ser un enlace común a los posibles comienzos de vida en Marte”.

Microfotografía de D. radiodurans mostrando el crecimiento tetraédrico de esta bacteria micrococo. Enlaces a 772x663-pixel, 157KB JPG. Crédito: M. Daly, Uniformed Services University de Health Sciences

La mayoría de los extremófilos se han optimizado a sí mismo para una o dos condiciones extremas y establecido en nichos ecológicos como son las Fuentes termales del Yosemite. Radiodurans han sido bautizados como poli-extremófilos por que pueden resistir muchos extremos, incluyendo los más peligrosos como es la amenaza de la radiación en el espacio.

'El daño al ADN inducido por radiación es una forma de daño de oxidación por radiación”, dijo Richmond. Sucede cuando la radiación energiza un átomo lo suficiente como para destruir su unión química y después actúa como un átomo de oxígeno y se une con otro átomo. Este tipo de radicales libres ha estado implicado en un amplio rango de cánceres y de mutaciones genéticas.

Sin embargo Daly tiene la hipótesis de que D. radiodurans puede resistir tal daño por su virtud de reparación especializada por la utilización de sus redundantes hilos de ADN. Esto también significa que debería de resistir al daño que pudiera ocasionarle la química de Marte, cuyos experimentos químicos realizados en los laboratorios a bordo de los dos Viking indicaron que pueden ser altamente oxidantes.

D. radiodurans fue descubierta en los 1950’s. Los científicos que experimentaban con radiación para matar bacterias y conservar los alimentos por largos períodos de tiempo encontraron que algo continuaba creciendo después del tratamiento.

Se mantuvo como una rareza de laboratorio por varios años hasta la llegada de la ingeniería genética, la ciencia de alterar el código biológico básico de un organismo, algunas veces dividiéndola en porciones del código de otro organismo. El grupo de Daly está insertando genes especializados para ayudar a eliminar los productos químicos peligrosos de los vertederos. Un ejemplo ya establecido del valor de esta ingeniería genética lo podemos encontrar en E. coli, la bacteria que está en el intestino humano, que ha sido elaborada para producir grandes cantidades de insulina humana, que anteriormente tenía que refinarse a partir de cadáveres humanos.

El Nanedi Valles de 200 metros de ancho es uno de varios lugares en Marte que muestra evidencia de que alguna vez fluyó el agua en el planeta. Aunque las imágenes recientes del Orbitador Mars Global Surveyor indican que Marte nunca tuvo un gran océano o mar, como esperaban encontrar los científicos. Aún así, la presencia de agua fluyendo aumenta considerablemente las oportunidades de que la vida haya llegado a establecerse y a obtener un punto de apoyo. Crédito: NASA y Jet Propulsion Laboratory.

'Daly ha estado desarrollando D. radiodurans como un modelo especial para remedios biológicos para limpiar lugares radiactivos que quedaron después de la Guerra Fría”, explicó Richmond. Algunos de esos lugares contienen materiales radioactivos que no son fácilmente removibles por otros microbios. A pesar de que se está trabajando genéticamente con otras bacterias para utilizarse en condiciones tóxicas mientras se convierten los desperdicios peligrosos en efluentes utilizables, ninguna de ellas puede resistir la radiación de la manera que lo hace D. radiodurans.

Daly y sus colegas ya han desarrollado variantes de D. radiodurans que pueden limpiar mercurio, un metal pesado mortal, y el tolueno que es un solvente muy peligroso. Este trabajo estuvo patrocinado por el Departamento de Energía de los EE.UU. ( U.S. Department of Energy)

La capacidad de inserción de genes también convierte a D. radiodurans en un candidato para los farmacólogos marcianos en convertirse en el “arado que surcará los suelos” en Marte.

Pero primero, podrá ayudar que investiguemos para vida en Marte con un sustituto de microbios marcianos en ambientes simulados parecidos a Marte.

La cara cambiante de Marte.
Marte ha pasado por varios cambios radicales en nuestra percepción como un paraíso para la vida. Después de que Sir Percival Lowell y un gran número de cuentos de ciencia-ficción popularizaran a Marte como un planeta muriendo, las sondas americanas de los 1960’s y 1970’s rescribieron el libro para mostrarnos que mientras que muerto, quizá nunca vivió.

Después llegaron las historias que se escondían dentro del ALH84001. Después de eso, las imágenes y los datos de las Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder, y Sojourner Rover mostraron que Marte de hecho, tiene cantidades significativas de agua y que alguna vez tuvo agua corriente.

Mientras que Marte se ha vuelto más tentador, está muy lejos de ser un Edén. Así que la pregunta es, si hubo vida allí, o la hay, ¿dónde están los mejores lugares para buscarla? Las naves espaciales que están estudiando al planeta para determinar si el agua podría permanecer debajo de la superficie, o dónde pudo haber existido anteriormente, es algo que están buscando.

Aún dentro de esas regiones, tenemos que figurarnos cuales serían las mejores ya que un módulo de descenso tendrá los recursos bastante limitados comparado con las grandes planicies de Marte. Un enfoque es cultivar el D. radiodurans en la Tierra en condiciones simulando a Marte.

Estamos restringidos en estos momentos en la búsqueda de vida a utilizar microbios encontrados en la Tierra”. Explicó Richmond. “Tenemos que preguntarnos ¿cuáles son las restricciones de vida que esos microbios tendrán que superar para poder llegar a existir verosímilmente en otros planetas?

Los hábitats de extremófilos en la Tierra cubren un amplio rango de condiciones: temperaturas cercanas a la ebullición o por debajo del congelamiento; una casi total falta de agua, o rangos de agua que van desde alcalinos a ácidos o salobres; alimentos que no contienen carbono y falta de oxígeno. Una de las triquiñuelas que utilizan estas formas de vida menos durables para sobrevivir a tales extremos es la de hibernar como esporas.

'Las restricciones también se vuelven temporales”, explicó Richmond. “La hibernación tiene que durar durante miles de millones de años” si es que una forma de vida debe durar hasta que las condiciones en Marte se vuelvan asequibles para su crecimiento, algo así como las semillas de las flores del desierto que esperan para las rarísimas llegadas de lluvia.

Y aquí es donde entra en juego la resistencia a la radiación. Mientras que los temas de radiación van asociados con la energía nuclear o la exposición en el espacio, no es reconocido comúnmente como algo a lo que puede escaparse. Nosotros estamos expuestos a través de toda nuestra vida al potasio-40, radón, carbono-14 y a otras sustancias radioactivas. Vivir en las montañas o volar, también incrementa ligeramente esa exposición.

Sobrevivir a una larga siesta de invierno.
Pero la dosis total de todos ellos es pequeña durante el lapso de nuestras vidas, de forma que el impacto es normalmente insignificante. Sin embargo para un organismo en hibernación por un millón de años o más, la exposición acumulada podría ser como estar dentro de un reactor por varios minutos.

Es por ello que ponerse debajo de una roca para escapar a la luz ultravioleta en Marte, no es precisamente una buena estrategia. La propia roca emite trazas de radiación con el tiempo.

'Con un poco de imaginación, podemos ver que ninguna forma de vida que no sea de larga hibernación puede esperar a encontrarse en la superficie de Marte debido principalmente a una combinación de la acumulación del daño ocasionado tanto por la llegada de la radiación del espacio más la radiación existente”, dijo Richmond. La mejor esperanza es que la vida hubiese comenzado algunos miles de millones de años atrás cuando las condiciones eran más hospitalarias y que unos pocos microbios se hubiesen adaptado a condiciones extremas o que hubiesen aprendido a hibernar debajo de la superficie.

'Pero si se despiertan muy tarde, se enfrentan a la restricción final, demasiada radiación que se ha acumulado si no es reparada”. Dijo Richmond. “En este punto. La población está muerta”.

"Agua, agua, por todas partes y ni una sola gota que beber”. " La Mars Pathfinder descendió en lo que alguna vez fue una llanura inundada, según deducen los geólogos por la forma como están acomodadas las rocas. Cualquier agua que haya quedado en Marte, sin embargo, deberá encontrarse en los conos polares o como hielo debajo de la superficie. Crédito: NASA y Jet Propulsion Laboratory.

Así qué, aún si algo como el D. radiodurans evolucionó en el Marte inicial, es posible que el invierno haya durado demasiado tiempo para que cualquier sobreviviente se despierte en la primavera artificial de una caja de cultivo.

Aún así, el D. radiodurans podría viajar a Marte como un compañero farmacéutico de primera clase.

'Debido a la ingeniería genética, se pude hacer mucho con este microbio para intensificar la supervivencia humana en ambientes extraterrestres” dijo Richmond. Alterando el genoma humano para que tuviera características de sobre vivencia como el D. radiodurans es algo demasiado complejo (el genoma humano no ha sido secuenciado en su totalidad, ni todos sus más de 100,000 genes han sido decodificados) Pero el D. radiodurans podría ser alterado para aprovechamiento del hombre.

'La parte interesante de las drogas que utilizamos es que las dos terceras partes son productos naturales o derivados de los mismos”, dijo Richmond. “Cualquier cosa que sea un producto natural finalmente conduce a un gene y puede ser manipulado genéticamente, en teoría”.

Con un poco de ayuda del más pequeño de los organismos, los humanos podrán algún día explorar y después colonizar Marte. Crédito: NASA/Johnson Space Center

Vivir de la tierra – después de reformarla.
Richmond, Sridhar, y Daly sugieren que D. radiodurans puede ser genéticamente manipulado para producir varias medicinas que los humanos podrían necesitar mientras exploran Marte, y puestas en hielo durante la misión. Si alguien se enfermara, el tratamiento comenzaría con las medicinas apropiadas de una dotación que se mantendría a la mano, mientras los microbios apropiados fuesen despertados para obtener una provisión regular. (Esta necesidad fue predicha este verano por la necesidad de lanzar el tamoxifen, un agente de quimioterapia para el cáncer, en el Polo Sur para una doctora que se había diagnosticado a sí misma con cáncer de mama) Con este enfoque, el tema de la caducidad de las medicinas podría ser evitada. Esto también reduciría el peso que una nave espacial tendría que cargar a Marte y de regreso.

A continuación Radiodurans podría ser esbozado como un batallón de zapadores de la marina que construyen para ayudar a los humanos establecidos en campos y terrenos adyacentes allá en Marte. Otras versiones rediseñadas de D. radiodurans podrían reciclar los desperdicios – produciendo agua limpia y oxígeno – y quizá hasta suplementos alimenticios. “Su propia fuente de alimento podría ser el propio Marte”, sugirió Richmond, dándole así un nuevo significado a “vivir de la tierra”. Aquí nuevamente, el diseño genético de los microbios podría ayudar a asegurarse una nueva tienda de comestibles para los exploradores.

El ultimo paso sería la popular terra-formación, reformando el medio ambiente de Marte para hacerlo más hospitalario a los humanos. La terra-formación fue inicialmente llevada a cabo por antiguas formas de vida que convirtieron al medio ambiente de la Tierra de una atmósfera de bióxido de carbono y mares ricos en calcio en el mundo más hospitalario que tenemos hoy en día. Debido a que estás formas tempranas de vida estropearon sus casas, hoy en día viven en lo que consideramos medios ambientes extremos.

Marte, de igual manera, está considerado como un medio ambiente extremo. Pero con un poco de ayuda del D. radiodurans, puede hacerse más asequible y hasta eventualmente, atractivo. Después de todo no debemos olvidar que “lo difícil lo hacemos ahora. Lo imposible nos toma un poco más de tiempo”. (Lema de los zapadores de la marina, del cuerpo de Seabee)